兰大发现木材挠曲电效应 可做不用外接电源的木基柔性传感器

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兰州大学的科研团队，首次通过实验证实了天然生物质材料木材中存在可观的挠曲电效应，这一成果打破了此前人们对木材仅作为结构材料的传统认知，拓展了天然生物质材料的功能属性边界，为绿色、可持续柔性电子器件及自驱动传感器的开发找到了全新的低成本环保材料体系。5月11日记者从兰州大学获悉了这一消息，科技日报兰州5月11日电。并且这一研究相关成果已发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。

据介绍，挠曲电效应是这样一种现象，当材料发生非均匀变形比如弯曲时，因应变梯度促使内部正负电荷中心分离，从而产生电极化。此前在理论层面，学界已经确认这种效应广泛存在于各类固体材料中。然而，想要在木材这类宏观天然生物质材料中直接探测到这一本征效应，在实验层面上一直存在不少难点，此前一直没有相关的实验实据支撑。

此次，兰州大学研究团队将天然木材当作核心研究对象，创新性地运用脱木质素与压缩重构这种特殊工艺，构筑出结构木材料，极大提升了木材在弯曲变形过程当中所产生的应变梯度。后续，结合多组系统电学测试以及严谨的对照实验，最终成功验证了结构木具备明确的本征挠曲电响应。

后续性能测试数据表明，经过重构制备的结构木，其挠曲电系数，和钛酸锶、铌酸钠等，行业公认的典型介电陶瓷，处于同一性能水平，其表现，甚至优于氧化锌、二氧化钛、聚偏二氟乙烯等，常见半导体及聚合物体系，这直接证实了，天然生物质材料，完全可以通过合理的结构工程改造，实现高性能的机电功能化，而不用完全依赖传统的高成本无机或人工合成材料。

该研究团队凭借结构木所展现出的出色挠曲电性能，在此之上又进一步地搭建出了一款自驱动柔性传感器，此传感器完全是以木材作为核心基材的。这款新型传感器在完全不借助外接外部电源供电的情况下，就能够直接将人体运动过程里面产生的微小形变转化成可被识别的电信号，从而精准地实现对于手指动作，以及手腕关节转动，包括浅表肌肉收缩等诸多细微人体动作的实时感知捕捉。这款全新的木基传感器，在可穿戴智能电子领域有宽泛潜在应用前景，在长期个人健康监测领域有宽泛潜在应用前景，在轻量化人机交互等多个领域有宽泛潜在应用前景，它能为后续开发全绿色可持续的电子器件体系提供切实可行的全新技术路线，原因是其基材天然环保，且具备天然的生物相容性。

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